論文の概要: Handling Imperfections in Subcircuit Compilation for Linear Optical Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.13379v1
- Date: Fri, 11 Sep 2026 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 07:15:05.26597
- Title: Handling Imperfections in Subcircuit Compilation for Linear Optical Quantum Computing
- Title（参考訳）: 線形光量子コンピューティングのためのサブ回路コンパイルにおける不完全処理
- Abstract要約: 線形光量子コンピューティングは、大規模量子コンピューティングにおいて有望な技術として登場しつつある。
現在のコンパイラはサブ回路の計算を回路全体に分散させ、同じ入力ポートと出力ポートを接続した。
一致率を最適化する第1の効率的なサブ回路コンパイル法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.8747413372785635
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Linear Optical Quantum Computing (LOQC) is emerging as a promising technology in large-scale quantum computing. Corresponding devices, including linear optical circuits, are rapidly growing in size and fabrication precision. However, even with improved quality, the circuits still exhibit imperfections leading to photon loss or phase noise that vary across the circuit. Already small deficiencies can have a vast impact on both accuracy and efficiency. For computations that do not require the entire linear optical circuit, so-called subcircuits, one can choose where to perform the computation, opening optimization opportunities that are addressed by subcircuit compilation. Current compilers spread the subcircuit's computation across the entire circuit, connecting the same input and output ports, thereby failing to fully exploit the optimization opportunities. However, given the subcircuit's reduced size compared to the entire circuit, one can keep its implementation localized and intentionally route photons to connect good input and output ports. This, however, is a highly non-trivial task, as numerous options must be weighed against one another, and the quality of the solution is influenced by a wide range of hardware parameters. In particular, the reflectivities of imperfect beam splitters can lead to photon losses during routing, which must be traded off against losses at the input and output ports due to imperfect transmission rates. Since current compilers do not account for these effects, we propose the first efficient subcircuit compilation method that optimizes for the coincidence rate, the probability of successfully measuring all desired photons, by handling hardware imperfections. Our evaluations demonstrate significant improvement over existing methods in robustness against phase noise and significantly increased coincidence rates across all benchmarks of up to plus 33.2%.
- Abstract（参考訳）: 線形光量子コンピューティング(LOQC)は、大規模量子コンピューティングにおいて有望な技術として登場しつつある。
線形光回路を含む対応デバイスは、急速にサイズと製造精度が向上している。
しかし、品質が向上しても、回路は光子損失や位相ノイズを引き起こす不完全性を示す。
既に小さな欠陥は、正確性と効率の両方に大きな影響を与える可能性がある。
線形光回路全体、いわゆるサブ回路を必要としない計算では、サブ回路コンパイルによって処理される最適化の機会を開き、どこで演算を行うかを選択することができる。
現在のコンパイラはサブ回路の計算を回路全体に分散させ、同じ入力ポートと出力ポートを接続し、最適化の機会を完全に活用できなかった。
しかし、サブ回路のサイズが回路全体に比べて小さくなると、その実装をローカライズし、意図的に光子を誘導して良い入力ポートと出力ポートを接続することができる。
しかし、これは非常に非自明なタスクであり、多くの選択肢を互いに比較しなければならないため、ソリューションの品質は幅広いハードウェアパラメータの影響を受けている。
特に、不完全なビームスプリッターの反射性は、ルーティング中に光子損失を引き起こす可能性があるため、不完全な伝送速度による入出力ポートの損失に対してトレードオフされなければならない。
現在のコンパイラはこれらの効果を考慮していないため、ハードウェア不完全性を扱うことにより、一致率、全ての光子を計測する確率を最適化する、最初の効率的なサブ回路コンパイル手法を提案する。
本評価では, 位相雑音に対するロバスト性において既存手法よりも大幅に改善され, 一致率も33.2%に向上した。
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